#pragma once

#include <assert.h>
using namespace std;

template<class K, class V>
struct AVLTreeNode
{
	// 由于插入节点时要向上更新，所以使用三叉链结构
	AVLTreeNode<K, V>* left;
	AVLTreeNode<K, V>* right;
	AVLTreeNode<K, V>* parent; 

	pair<K, V> _kv; // 键值
	int _bf; // 平衡因子
	
	AVLTreeNode(const pair<K, V>& kv):
		_kv(kv), 
		left(nullptr),
		right(nullptr),
		parent(nullptr),
		_bf(0)
	{}
};

template<class K, class V>
class AVLTree
{
	typedef AVLTreeNode<K, V> Node;
public:

	bool Insert(const pair<K, V>& kv)
	{
		if (_root == nullptr)
		{
			_root = new Node(kv);
			return true;
		}
		Node* parent = nullptr; // 用于记录插入位置的父亲节点
		Node* cur = _root; // 用于比较查找到插入位置
		while (cur)
		{
			parent = cur;
			if (kv.first < cur->_kv.first)
			{
				cur = cur->left;
			}
			else if (kv.first > cur->_kv.first)
			{
				cur = cur->right;
			}
			// 搜索二叉树不支持重复key值的情况
			else
			{
				return false;
			}
		}
		// 此时说明已经找到了插入位置,插入新节点
		cur = new Node(kv);
		if (kv.first < parent->_kv.first)
		{
			parent->left = cur;
		}
		else
		{
			parent->right = cur;
		}
		cur->parent = parent; // 记得保持三叉链结构

		// 更新平衡因子
		while (parent)
		{
			if (cur == parent->left)
			{
				parent->_bf--;
			}
			else
			{
				parent->_bf++;
			}

			// 正好平衡了
			if (parent->_bf == 0)
			{
				break;
			}
			// 说明需要向上调整
			else if (parent->_bf == 1 || parent->_bf == -1)
			{
				cur = parent;
				parent = parent->parent;
			}
			// 在此处进行旋转调整
			else if (parent->_bf == 2 || parent->_bf == -2)
			{
				if (parent->_bf == 2 && cur->_bf == 1)
				{
					RotateL(parent);
				}
				else if (parent->_bf == -2 && cur->_bf == -1)
				{
					RotateR(parent);
				}
				else if (parent->_bf == 2 && cur->_bf == -1)
				{
					RotateRL(parent);
				}
				else if (parent->_bf == -2 && cur->_bf == 1)
				{
					RotateLR(parent);
				}
				// 旋转不但让树恢复了平衡，还降低了高度，所以不必再向上更新
				break;
			}
			// 说明旋转有问题,不能在|bf|==2时恢复平衡
			else
			{
				assert(false);
			}
		}
		return true;
	}
	void RotateL(Node* parent)
	{
		// 在修改之前先保存祖父节点
		Node* grandpa = parent->parent;

		// 事实上，对于左旋这一情况，我们要修改的只有parent,subR,subRL最多再加个grandpa的指针朝向
		Node* subR = parent->right;
		Node* subRL = subR->left;

		// 进行左旋操作
		parent->right = subRL;
		subR->left = parent;

		// 之后还得把父指针也一起修改了
		parent->parent = subR;
		if(subRL)
			subRL->parent = parent;

		// 这棵树不是子树
		if (parent == _root)
		{
			_root = subR;
			_root->parent = nullptr;
		}
		// 这棵树是子树
		else
		{
			// 是祖父节点的左子树
			if (grandpa->left == parent)
			{
				grandpa->left = subR;
			}
			// 是祖父节点的右子树
			else
			{
				grandpa->right = subR;
			}
			subR->parent = grandpa;
		}
		parent->_bf = subR->_bf = 0;
	}

	void RotateR(Node* parent)
	{
		// 在修改之前先保存祖父节点
		Node* grandpa = parent->parent;

		// 事实上，对于左旋这一情况，我们要修改的只有parent,subR,subRL最多再加个grandpa的指针朝向
		Node* subL = parent->left;
		Node* subLR = subL->right;

		// 进行右旋操作
		parent->left = subLR;
		subL->right = parent;

		// 之后还得把父指针也一起修改了
		parent->parent = subL;
		if (subLR)
			subLR->parent = parent;

		// 需要考虑现在调整的这棵树是子树的情况
		if (parent == _root)
		{
			_root = subL;
			_root->parent = nullptr;
		}
		else
		{
			// 是祖父节点的左子树
			if (grandpa->left == parent)
			{
				grandpa->left = subL;
			}
			// 是祖父节点的右子树
			else
			{
				grandpa->right = subL;
			}
			subL->parent = grandpa;
		}
		parent->_bf = subL->_bf = 0;
	}
	void RotateLR(Node* parent)
	{
		Node* subL = parent->left;
		Node* subLR = subL->right;
		// 啊啊啊，原来是这里错了，调试了一个晚上。。
		// int bf = parent->_bf;
		int bf = subLR->_bf;

		RotateL(parent->left);
		RotateR(parent);

		if (bf == 0)
		{
			parent->_bf = subL->_bf = subLR->_bf = 0;
		}
		else if (bf == -1)
		{
			parent->_bf = 1;
			subLR->_bf = 0;
			subL->_bf = 0;
		}
		else if (bf == 1)
		{
			parent->_bf = 0;
			subLR->_bf = 0;
			subL->_bf = -1;
		}
		//else
		//{
		//	assert(false);
		//}
	}
	void RotateRL(Node* parent)
	{
		Node* subR = parent->right;
		Node* subRL = subR->left;
		// 提前记录修改点的平衡因子
		int bf = subRL->_bf;

		// 先右旋
		RotateR(parent->right);
		// 再左旋
		RotateL(parent);

		if (bf == 0)
		{
			// 自己就是新增节点
			parent->_bf = subR->_bf = subRL->_bf = 0;
		}
		else if (bf == -1)
		{
			// 新增节点位于subRL的左子树
			parent->_bf = 0;
			subRL->_bf = 0;
			subR->_bf = 1;
		}
		else if (bf == 1)
		{
			// 新增节点位于subRL的右子树
			parent->_bf = -1;
			subRL->_bf = 0;
			subR->_bf = 0;
		}
		//else
		//{
		//	assert(false);
		//}
	}
	void Inorder()
	{
		_Inorder(_root);
		cout << endl;
	}
	void _Inorder(Node* root)
	{
		if (root == nullptr) return;
		_Inorder(root->left);
		cout << root->_kv.first << " ";
		_Inorder(root->right);
	}
	int Height()
	{
		return _Height(_root);
	}
	int _Height(Node* root)
	{
		if (root == nullptr) return 0;
		
		int leftH = _Height(root->left);
		int rightH = _Height(root->right);

		return leftH > rightH ? leftH + 1 : rightH + 1;
	}
	bool isBalance()
	{
		return _isBalance(_root);
	}
	bool _isBalance(Node* root)
	{
		if (root == nullptr) return true;
		
		int leftH = Height(root->left);
		int rightH = Height(root->right);

		if (rightH - leftH != root->_bf)
		{
			cout << root->_kv.first << "平衡因子异常!" << endl;
			return false;
		}

		return abs(rightH - leftH) < 2
			&& _isBalance(root->left)
			&& _isBalance(root->right);
	}
	int Size()
	{
		return _Size(_root);
	}

	int _Size(Node* root)
	{
		if (root == nullptr) return 0;
		return _Size(root->left) + _Size(root->right) + 1;
	}

	Node* Find(const K& key)
	{
		Node* cur = _root;
		while (cur)
		{
			if (key < cur->_kv.first)
			{
				cur = cur->left;
			}
			else if (key > cur->_kv.first)
			{
				cur = cur->right;
			}
			else
			{
				return cur;
			}
		}
		return nullptr;
	}
private:
	Node* _root = nullptr;
};